(57)【要約】【課題】電気化学装置のガス流路における電気化学反応の偏りに起因する性能低下を防止し、これによって電気化学反応の全体効率を向上させるような構造を提供する。【解決手段】板状のセルは、固体電解質膜、固体電解質膜の一方の面上に設けられており、第一のガスに接触するべき第一の電極、前記固体電解質膜の第二の面上に設けられており、第二のガスに接触するべき第二の電極を備えている。電気化学セルとインターコネクタとが積層される。インターコネクタ１によって第一のガスＡを流すための第一の流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび第二の流路３Ａ、３Ｂが形成されている。第一の流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃの幅がガス導入孔からガス排出孔へ向かって大きくなる。第二の流路３Ａ、３Ｂの幅が、ガス導入孔からガス排出孔へ向かって小さくなる。【選択図】                図１
2007265939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質膜、この固体電解質膜の第一の面上に設けられており、第一のガスに接触するべき第一の電極、および前記固体電解質膜の第二の面上に設けられており、第二のガスに接触するべき第二の電極を備えている板状の電気化学セル；および
前記電気化学セルと積層されるインターコネクタを備えている電気化学装置であって、
前記インターコネクタによって前記第一のガスを流すための第一の流路および第二の流路が形成されており、前記第一の流路の幅がガス導入孔からガス排出孔へ向かって大きくなり、前記第二の流路の幅が前記ガス導入孔から前記ガス排出孔へ向かって小さくなることを特徴とする、電気化学装置。
【請求項２】
前記第一の流路の幅が、前記ガス導入孔から前記ガス排出孔へ向かって徐々に大きくなることを特徴とする、請求項１記載の電気化学装置。
【請求項３】
前記第二の流路の幅が、前記ガス導入孔から前記ガス排出孔へ向かって徐々に小さくなることを特徴とする、請求項１または２記載の電気化学装置。
【請求項４】
前記第一の流路の幅が、前記ガス導入孔から前記ガス排出孔へ向かってステップ状に大きくなることを特徴とする、請求項１記載の電気化学装置。
【請求項５】
前記第二の流路の幅が、前記ガス導入孔から前記ガス排出孔へ向かってステップ状に小さくなることを特徴とする、請求項１または４記載の電気化学装置。
【請求項６】
前記第一の流路の深さが前記ガス導入孔から前記ガス排出孔へ向かって小さくなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の電気化学装置。
【請求項７】
前記第一の流路のガス流に対して垂直な横断面の面積が略一定であることを特徴とする、請求項６記載の電気化学装置。
【請求項８】
前記第二の流路の深さが前記ガス導入孔から前記ガス排出孔へ向かって大きくなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つの請求項に記載の電気化学装置。
【請求項９】
前記第二の流路のガス流に対して垂直な横断面の面積が略一定であることを特徴とする、請求項８記載の電気化学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セパレータと電気化学セルを積層し、スタック構造の集合電池を形成するためには、セパレータと固体電解質型燃料電池の単電池との間にガスを通し、単電池の電極に対して燃料や酸化剤を供給する必要がある。
【０００３】
しかし、発電時には、ガス流路内に例えば燃料ガスを流すと、燃料である水素と酸素の反応によって、燃料が減損し、かつ水蒸気が発生して燃料ガス中に残る。この結果、燃料濃度がガス導入孔から排出孔に向かって低下すると共に、水蒸気濃度が上昇する。これが原因で、下流側では発電量が著しく低下する傾向がある。このように発電性能に偏りが生じると、発電セルの発電出力密度（単位面積当たりの出力密度）が全体として低下する。
【０００４】
特許文献１においては、ガス流路内の中央部分に、別のガス供給孔を設けることによって、ある程度燃料が減損したガスに対して新鮮な燃料を添加混合し、これによって下流側における発電量の低下を抑制することを試みている。
【特許文献１】特開2005-228734
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この方法でも、下流側では、燃料濃度は、ある程度しか回復しない上、いったん発生した水蒸気も残留していることから、発電量の向上には限界があった。
【０００６】
本発明の課題は、電気化学装置のガス流路における電気化学反応の偏りに起因する性能低下を防止し、これによって電極反応の全体効率を向上させるような構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、固体電解質膜、この固体電解質膜の第一の面上に設けられており、第一のガスに接触するべき第一の電極、および固体電解質膜の第二の面上に設けられており、第二のガスに接触するべき第二の電極を備えている板状の電気化学セル；および
電気化学セルと積層されるインターコネクタを備えている電気化学装置であって、
インターコネクタによって第一のガスを流すための第一の流路および第二の流路が形成されており、第一の流路の幅がガス導入孔からガス排出孔へ向かって大きくなり、第二の流路の幅がガス導入孔からガス排出孔へ向かって小さくなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第一のガスを流すための第一の流路および第二の流路をインターコネクタの一端から他端へと向かって形成し、第一の流路の幅をガス導入孔からガス排出孔へ向かって大きくなるようにし、第二の流路の幅をガス導入孔からガス排出孔へ向かって小さくなるようにした。この結果、第一の流路では、上流側における化学反応量が少なく、従って比較的減損しない状態のガスが下流側に供給され、比較的に大きな面積にわたってセル電極に接触して効率的に電気化学反応を生じさせる。第二の流路では、上流側における電気化学反応が活発であり、これによって上流側における電気化学反応に寄与すると共に、下流側では、減損の進んだガスが幅の狭い流路を流れるので、減損したガスによる効率低下を抑制できる。この結果、電気化学装置の全体としての電気化学反応の効率を顕著に向上させることに成功した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
好適な実施形態においては、第一の流路の幅を、ガス導入孔からガス排出孔へ向かって徐々に大きくすることができる。また、好適な実施形態においては、第二の流路の幅を、ガス導入孔からガス排出孔へ向かって徐々に小さくすることができる。
【００１０】
また、好適な実施形態においては、第一の流路の深さをガス導入孔からガス排出孔へ向かって小さくし、第二の流路の深さをガス導入孔からガス排出孔へ向かって大きくすることができる。これによって、各流路における第一の流路のガス流に対して垂直な横断面の面積の変化を小さくし、これによってガス流通量を全体として安定させ、増加させることができる。
【００１１】
図１（ａ）は、このような実施形態に係る電気化学装置用のインターコネクタ１を示す平面図であり、図１（ｂ）は、インターコネクタ１の縦断面図である。本例のインターコネクタ１には、例えば３個の第一の流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、例えば２個の第二の流路３Ａ、３Ｂとが形成されている。１ａは周縁の壁部である。第一のガスは、各導入孔４Ａ、４Ｂから、各排出孔５Ａ、５Ｂへと向かって矢印Ａのように流れる。
【００１２】
第一の流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃの幅は、それぞれ、ガス導入孔からガス排出孔へ向かって徐々になめらかに大きくなっている。これと共に、流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃの深さは、導入孔４Ａから排出孔４Ｂへと向かって徐々に浅くなっている。これによって、流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃの横断面（流れ方向Ａに垂直な方向の断面）の面積の変動は少なくなっており、好ましくは略一定となっている。
【００１３】
また、第二の流路３Ａ、３Ｂの幅は、それぞれ、ガス導入孔からガス排出孔へ向かって徐々になめらかに小さくなっている。これと共に、流路３Ａ、３Ｂの深さは、導入孔４Ｂから排出孔５Ｂへと向かって徐々に深くなっている。これによって、流路３Ａ、３Ｂの横断面（流れ方向Ａに垂直な方向の断面）の面積の変動は少なくなっており、好ましくは略一定となっている。
【００１４】
このような形態のインターコネクタを、電気化学セルや他の保持部材と組み合わせ、スタックすることによって、電気化学装置を構成する。このような電気化学装置の全体構造は、特に制限はなく、あらゆる形態の装置を利用できる。
【００１５】
例えば図２に示す例では、電気化学セル１４が、固体電解質膜１６、第一の電極１７、第二の電極１４を備えている。セル１４の周縁部分は、インターコネクタ部材１８、１９およびシール材２０によって保持され、シールされている。インターコネクタ部材１８として、本発明のインターコネクタ部材、例えば図１のインターコネクタ１を利用できる。セル１４とインターコネクタ部材１８とによって第一のガスの流路を形成する。第一のガスの流路は、本発明に規定する第一の流路や第二の流路であり、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示す流路である。ただし、図２、３、４では、流路の具体的形態は図示省略してある。
【００１６】
ガス導入孔４Ａ、４Ｂから矢印Ｂのようにガスを流し、流路（例えば２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ）に矢印Ａのようにガスを流して電気化学反応を実行させる。減損済のガスは、排出孔５Ａ（５Ｂ）から矢印Ｃのように排出する。
【００１７】
また、図２の例においては、インターコネクタ部材１９とセル１４とによって流路を形成する。流路２３は特に限定されないが、本発明に規定する第一の流路や第二の流路と同様であることが特に好ましい。ただし、図２、３、４では、流路の具体的形態は図示省略してある。
【００１８】
ガス導入孔２５から矢印Ｈのようにガスを流し、流路２３に矢印Ｈのようにガスを流して電気化学反応を実行させる。減損済のガスは、排出孔２４から矢印Ｈのように排出する。
【００１９】
また、図３に示すように、素子の第二の電極１５側には、閉じた流路を形成しないインターコネクタ２７を搭載することができる。このインターコネクタ２７は，シールされたエッジ部分２７ａ、２７ｃと、２７ａおよび２７ｃとは離れた枠部２７ｂとを備えている。この場合には、インターコネクタ２７上に矢印Ｈのように第二のガスを流すことによって、インターコネクタ２７の内側の素子に第二のガスを接触させることができる。
【００２０】
また、図４（ａ）に示すような装置では、第一の電極１７側には、本発明のインターコネクタ１８を設置する。一方、第二の電極側には、図４（ｃ）に示すように、中央でＤ側とＥ側の二つに分割されたインターコネクタ１４を設置し、第二のガスを矢印Ｈのように流す。
【００２１】
むろん、図２、３、４に示すような構成単位は、上下方向に向かって任意の個数積層し、スタック化することができるものである。
【００２２】
例えば図１のようなインターコネクタを使用した装置によれば、第一のガスを流すための第一の流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび第二の流路３Ａ、３Ｂをインターコネクタ１の一端から他端へと向かって形成している。第一の流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃの幅を、ガス導入孔からガス排出孔へ向かって大きくなるようにし、第二の流路３Ａ、３Ｂの幅を、ガス導入孔からガス排出孔へ向かって小さくなるようにした。
【００２３】
この結果、第一の流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃでは、上流側における化学反応量が少なく、従って比較的減損しない状態のガスが下流部Ｅ側に供給され、比較的に大きな面積にわたってセル電極に接触して効率的に電気化学反応を生じさせる。第二の流路３Ａ、３Ｂでは、上流部Ｄにおける電気化学反応が活発であり、これによって上流部Ｄ側における電気化学反応に寄与すると共に、下流部Ｅ側では、減損の進んだガスが幅の狭い流路を流れるので、減損したガスによる効率低下を抑制できる。この結果、電気化学装置の全体としての電気化学反応の効率を顕著に向上させることに成功した。
【００２４】
また、図１（ｂ）の例では、第一の流路２Ａ、２Ｂ、２Ｃの深さを、上流部Ｄ側から下流部Ｅ側へと向かって小さくし、第二の流路３Ａ、３Ｂの深さを、上流部Ｄ側から下流部Ｅ側へと向かって大きくしている。これによって、各流路において、第一の流路のガス流に対して垂直な横断面の面積の変化を小さくし、これによってガス流通を全体として安定させ、増加させることができる。
【００２５】
なお、各流路において、ガスの導入孔４Ａ（あるいは４Ｂ）の総面積（平面図）と、ガスの排出孔５Ａ（あるいは５Ｂ）の総面積（平面図）との比率は、１：０．７５〜１．２５であることが好ましく、ほぼ等しいことが更に好ましい。これによって、流路内におけるガスの流速を一定とし、スムーズに流すことができる。なお、同じガス流路内に、供給孔が複数ある場合には各供給孔の面積の総和を総面積とし、排出孔が複数ある場合には各排出孔の面積の総和を総面積とする。
【００２６】
図５に示すインターコネクタ１１およびこれを用いた装置の形態は、図１に示したインターコネクタ１とほぼ同様であるので、同じ部分には同じ符号をつけてその説明を省略する。
【００２７】
本例では、第一の流路２Ｄ、２Ｅ、２Ｆの幅は、それぞれ、ガス導入孔からガス排出孔へ向かって徐々になめらかに大きくなっている。これと共に、流路２Ｄ、２Ｅ、２Ｆの深さは、図５（ｂ）に示すように、導入孔４Ａから排出孔５Ａへと向かって略一定である。また、第二の流路３Ｃ、３Ｄの幅は、それぞれ、ガス導入孔からガス排出孔へ向かって徐々になめらかに小さくなっている。これと共に、流路３Ｃ、３Ｄの深さは導入孔４Ｂから排出孔５Ｂへ向かって略一定である。
【００２８】
また、好適な実施形態においては、第一の流路の幅が、ガス導入孔からガス排出孔へ向かってステップ状に大きくなる。また、好適な実施形態においては、第二の流路の幅が、上流側から下流側へと向かってステップ状に小さくなる。ここで言うステップ状とは、流路の幅が不連続的に、階段状に大きくなること、あるいは小さくなることを言う。
【００２９】
図６（ａ）は、このような実施形態に係る電気化学装置用のインターコネクタ２１を示す平面図であり、図６（ｂ）は、インターコネクタ２１の縦断面図である。本例のインターコネクタ２１には、例えば３個の第一の流路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、例えば２個の第二の流路１３Ａ、１３Ｂとが形成されている。２１ａは周縁の壁部である。第一のガスは、各導入孔４Ａ、４Ｂから、各排出孔５Ａ、５Ｂへと向かって矢印Ａのように流れる。
【００３０】
第一の流路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの幅は、上流側の１２ａにおいては略一定であり、中流側の１２ｂにおいてはなめらかに増大し、下流側の１２ｃにおいては略一定である。これと共に、流路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの深さは、図６（ｂ）に示すように、上流側の１２ａにおいては略一定であり、中流側の１２ｂにおいてはなめらかに減少し、下流側の１２ｃにおいては略一定である。これによって、流路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの横断面（流れ方向Ａに垂直な方向の断面）の面積の変動は少なくなっており、好ましくは略一定となっている。
【００３１】
第二の流路１３Ａ、１３Ｂの幅は、上流側の１３ａにおいては略一定であり、中流側の１３ｂにおいてはなめらかに減少し、下流側の１３ｃにおいては略一定である。これと共に、流路１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの深さは、上流側の１３ａにおいては略一定であり、中流側の１３ｂにおいてはなめらかに増大し、下流側の１３ｃにおいては略一定である。これによって、流路１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの横断面（流れ方向Ａに垂直な方向の断面）の面積の変動は少なくなっており、好ましくは略一定となっている。
【００３２】
図７に示すインターコネクタ３１およびこれを用いた装置の形態は、図６に示したインターコネクタ２１とほぼ同様であるので、同じ部分には同じ符号をつけてその説明を省略する。
【００３３】
本例では、第一の流路１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆの幅は、それぞれ、上流側の１２ａにおいては略一定であり、中流側の１２ｂにおいてはなめらかに増加し、下流側の１２ｃにおいては略一定である。これと共に、流路１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆの深さは、供給孔から排出孔へと向かって略一定となっている。また、第二の流路１３Ｃ、１３Ｄの幅は、それぞれ、上流側の１３ａにおいては略一定であり、中流側の１３ｂにおいてはなめらかに減少し、下流側の１３ｃにおいては略一定である。これと共に、流路１３Ｃ、１３Ｄの深さは、供給孔から排出孔へと向かって略一定となっている。
【００３４】
図８（ａ）は、インターコネクタ４１を示す平面図であり、図８（ｂ）は、インターコネクタ４１の縦断面図である。本例のインターコネクタ４１には、例えば３個の第一の流路１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｊ、１２Ｋと、例えば２個の第二の流路１３Ｅ、１３Ｆ、１３Ｇ、１３Ｈとが形成されている。４１ａは周縁の壁部である。第一のガスは、各導入孔４Ａ、４Ｂから、各排出孔５Ａ、５Ｂへと向かって矢印Ａのように流れる。
【００３５】
第一の流路１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｊ、１２Ｋの幅は、上流部Ｄでは略一定であり、下流部Ｅでも略一定であり、上流部Ｄと下流部Ｅとの境界でステップ状に増大する。これと共に、流路１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｊ、１２Ｋの深さは、図８（ｂ）に示すように、上流部Ｄ内では略一定であり、下流部Ｅ内でも略一定であり、両者の境界でステップ状に減少する。これによって、流路１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｊ、１２Ｋの横断面（流れ方向Ａに垂直な方向の断面）の面積の変動は少なくなっており、好ましくは略一定となっている。
【００３６】
第二の流路１３Ｅ、１３Ｆ、１３Ｇ、１３Ｈの幅は、上流部Ｅでは略一定であり、下流部Ｅでも略一定であり、上流部Ｄと下流部Ｅとの境界でステップ状に減少する。これと共に、流路１３Ｅ、１３Ｆ、１３Ｇ、１３Ｈの深さは、図８（ｂ）に示すように、上流部Ｄ内では略一定であり、下流部Ｅ内でも略一定であり、両者の境界でステップ状に増大する。これによって、流路１３Ｅ、１３Ｆ、１３Ｇ、１３Ｈの横断面（流れ方向Ａに垂直な方向の断面）の面積の変動は少なくなっており、好ましくは略一定となっている。
【００３７】
図９に示すインターコネクタ５１およびこれを用いた装置の形態は、図８に示したインターコネクタ４１とほぼ同様であるので、同じ部分には同じ符号をつけてその説明を省略する。
【００３８】
本例では、第一の流路１２Ｌ、１２Ｍ、１２Ｎ、１２Ｐの幅は、上流部Ｅでは略一定であり、下流部Ｅでも略一定であり、上流部Ｄと下流部Ｅとの境界でステップ状に増大する。これと共に、流路１２Ｌ、１２Ｍ、１２Ｎ、１２Ｐの深さは、図９（ｂ）に示すように、供給孔から排出孔へと向かって略一定である。
【００３９】
また、本例では、第二の流路１３Ｊ、１３Ｋ、１３Ｌ、１３Ｍの幅は、上流部Ｅでは略一定であり、下流部Ｅでも略一定であり、上流部Ｄと下流部Ｅとの境界でステップ状に減少する。これと共に、流路１３Ｊ、１３Ｋ、１３Ｌ、１３Ｍの深さは、供給孔から排出孔へと向かって略一定である。
【００４０】
本発明のインターコネクタの材質は、この部材が曝露されるガスに対して、電気化学セルの稼働温度において安定な材質である必要がある。具体的には、酸化ガスに対して安定な材質としては、白金、銀、金、パラジウムやインコネル、ニクロムなどのニッケル基合金、ヘンズアロイなどのコバルト基合金、ステンレスなどの鉄基合金がある。還元性ガスに対して安定な材質としては、上記の酸化ガスに対して安定な物質のほかにニッケルおよびニッケル基合金がある。
【００４１】
電気化学セルは、電気化学的反応を実行するためのセルを意味している。例えば、電気化学セルは、酸素ポンプ、高温水蒸気電解セルである。高温水蒸気電解セルは、水素の製造装置に使用でき、また水蒸気の除去装置に使用できる。また、電気化学セルは、ＮＯｘ、ＳＯｘの分解セルとして使用できる。この分解セルは、自動車、発電装置からの排ガスの浄化装置として使用できる。この場合には、固体電解質膜を通して排ガス中の酸素を除去するのと共に、ＮＯｘを電解して窒素と酸素とに分解し、この分解によって生成した酸素をも除去できる。また、このプロセスと共に、排ガス中の水蒸気が電解されて水素と酸素とを生じ、この水素がＮＯｘをＮ２へと還元する。また、好適な実施形態では、電気化学セルが、固体電解質型燃料電池である。
【００４２】
第一の電極、第二の電極は、それぞれ、陰極であってよく、陽極であってもよい。また、一方のガス、他方のガスは、それぞれ、還元性ガスであってよく、酸化性ガスであってよい。
【００４３】
固体電解質層の材料は特に限定されず、イットリア安定化ジルコニア又はイットリア部分安定化ジルコニアであってよい。また、ＮＯｘ分解セルの場合には、酸化セリウムも好ましい。
【００４４】
陽極の材質は、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物であることが好ましく、ランタンマンガナイト又はランタンコバルタイトであることが更に好ましく、ランタンマンガナイトが一層好ましい。ランタンコバルタイト及びランタンマンガナイトは、ストロンチウム、カルシウム、クロム、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム等をドープしたものであってよい。また、パラジウム、白金、ルテニウム、白金−ジルコニアサーメット、パラジウム−ジルコニアサーメット、ルテニウム−ジルコニアサーメット、白金−酸化セリウムサーメット、パラジウム−酸化セリウムサーメット、ルテニウム−酸化セリウムサーメットであってもよい。
【００４５】
陰極の材質としては、ニッケル、パラジウム、白金、ニッケル−ジルコニアサーメット、白金−ジルコニアサーメット、パラジウム−ジルコニアサーメット、ニッケル−酸化セリウムサーメット、白金−酸化セリウムサーメット、パラジウム−酸化セリウムサーメット、ルテニウム、ルテニウム−ジルコニアサーメット等が好ましい。
【００４６】
セパレータの材質は、一方のガスおよび他方のガスに対して安定な材質で有れば良いが、例えば、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物であることが好ましく、ランタンクロマイトであることが更に好ましい。また金属セパレータの場合は、インコネル、ニクロムなどのニッケル基合金、ヘンズアロイなどのコバルト基合金、ステンレスなどの鉄基合金がある。還元性ガスに対して安定な材質としては、ニッケルおよびニッケル基合金がある。
【００４７】
好適な実施形態においては、複数のインターコネクタ、電気化学セル、セパレータによって集合電池を構成し、集合電池を加圧しながら保持する導電性接合部材をもうける。この加圧機構は特に限定されない。例えば、ボルト等の締結部材、バネ等の付勢機構であってよい。
【実施例】
【００４８】
以下のようにして、燃料極を基板とする固体酸化物形セルを作製した。  
（燃料極基板の作製）
平均粒径1μｍの酸化ニッケル粉末50重量部とイットリア安定化ジルコニア(8YSZ、TZ-8Y：東ソー)50重量部を混合し、バインダーとしてポリビニルアルコール(PVA)を添加してスラリーを作製した。このスラリーをスプレードライヤーで乾燥・造粒し、燃料極基板用粉末を得た。この粉末を金型プレス成型法により直径120mm、厚さ1.5mmの円盤を成形した。その後、電気炉で空気中1400℃3時間焼成し、燃料極基板１７を得た。
【００４９】
（固体電解質膜の形成）
８ｍｏｌイットリア安定化ジルコニア粉末に水とバインダーを加え、ボールミルで16時間混合した。得られたスラリーを燃料極基盤１７上に塗布、乾燥し、電気炉で空気中1400℃2時間共焼結して、電解質厚さ10μm、寸法100mm×100mmの燃料極１７／固体電解質焼結体１６を作製した。
【００５０】
（空気極の形成）
空気極として平均粒径1μmのLa0.9Ca0.1MnO3 (LCM)粉末にバインダーとしてエルセルロース、溶剤としてターピネオールを加えペースト状にした。このペーストをスクリーン印刷で寸法90mm×90mmに成膜し、乾燥した後、1200℃で1時間で焼き付け、燃料極１７／固体電解質１６／空気極１５のセル１４を作製した。
【００５１】
（インターコネクタの作製）
長さ120mm、幅120mm、厚さ10mmのSUS430からなる平板を加工し、図１、５、６、７、８、９のように加工した。導入孔の開口総面積と排出孔の開口総面積との比率は１：１とした。また、図１、６、８の例では、図１（ｂ）、図６（ｂ）、図８（ｂ）に示すように流路の深さを変更することによって、流路の横断面の面積が略一定になるようにした。
【００５２】
比較例として、図１０に示すようなインターコネクタ６１も同じ材質で作製した。６１ａはエッジである。４Ｃはガス導入孔であり、５Ｃは排出孔である。ガス流路９は区画されていない。また、ガス流路９の深さは、図１０（ｂ）に示すように略一定である。
【００５３】
（発電性能評価）
発電性能評価には、流路加工された図１、６、７、８、９、１０の各アノードインターコネクタと、開放型のカソードインターコネクタ３２を用い、発電用セルは、図４（ａ）、（ｃ）に示すように、寸法90mm×90mmのセルを上流部と下流部とに分割し、それぞれ別々に集電した。
【００５４】
燃料極側にAr，空気極側にAirを流しながら、800℃まで昇温し、800℃に達した時点で燃料極側にH2を流して還元処理を行った。3時間の還元処理後、発電出力密度の評価を行った。800℃での発電特性を表1に示す。
【００５５】
【表１】
2007265939.tif 000003
【００５６】
発電出力密度は、上流部発電出力密度と下流部発電出力密度の各平均値で示されている。本発明例によれば、上流部の発電出力密度は、比較例と同じ出力を得ることができる。その下流部の発電出力密度は、比較例では0.21 W／cm2であるのに対し、実施例1、3では約0.36W/cm2、実施例2、4では約0.31W/cm2と大幅に性能が向上し、セル全面での性能も大幅に向上した。
【００５７】
（発電性能評価）
上述のようにして製造したインターコネクタを、アノードインターコネクタおよびカソードインターコネクタとして使用し、図２に示すような装置を作製し、発電評価を行った。
【００５８】
スタックは、燃料極側にAr，空気極側にAirを流しながら800℃まで昇温し、800℃に達した時点で燃料極側にH2を流して還元処理を行った。3時間の還元処理後、発電出力密度の評価を行った。800℃での発電特性を表2に示す。
【００５９】
【表２】
2007265939.tif 000004
【００６０】
比較例での出力密度は0.30W/cm2であった。これに対して、実施例5、7では約0.41W/cm2、実施例6、8では約0.36W/cm2と大幅に性能が向上した。また、アノードインターコネクタとカソードインターコネクタに流路加工をすることにより、本発明例1~4と比較しても性能が更に向上することが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係るインターコネクタ１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のインターコネクタ１の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電気化学装置を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電気化学装置を模式的に示す断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の更に他の実施形態に係る電気化学装置を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、中間集電部のないインターコネクタを用いた場合の装置の平面図であり、（ｃ）は、（ａ）の装置の平面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の他の実施形態に係るインターコネクタ１１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のインターコネクタ１１の断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の更に他の実施形態に係るインターコネクタ２１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のインターコネクタ２１の断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の更に他の実施形態に係るインターコネクタ３１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のインターコネクタ３１の断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の更に他の実施形態に係るインターコネクタ４１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のインターコネクタ４１の断面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の更に他の実施形態に係るインターコネクタ５１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のインターコネクタ５１の断面図である。
【図１０】(ａ)は、比較例に係るインターコネクタ６１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のインターコネクタ６１の断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１  インターコネクタ            ２Ａ〜２Ｆ、１２Ａ〜１２Ｐ  第一の流路            ３Ａ〜３Ｄ、１３Ａ〜１３Ｍ  第二の流路            ４Ａ、４Ｂ  導入孔            ５Ａ、５Ｂ  排出孔            Ａ、Ｂ、Ｃ  第一のガスの流れ            Ｄ  上流部            Ｅ  下流部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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